(57)【要約】【課題】  耐アルミ溶損性の確保に好適な安価なダイカスト金型およびダイカスト鋳造方法を提供する。【解決手段】  金属製の母材のランナー８若しくはゲート９を構成する表層部の少なくとも一部、例えば、圧入される溶湯が衝突して溶湯の流れ方向を規制する曲がり部外周壁若しくは湯路の断面形状が変化するゲート９部分に微細穴を無数に備える素材、例えば、焼結金属１０により形成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の母材のランナー若しくはゲートを構成する表層部の少なくとも一部に微細穴を無数に備える素材により形成したことを特徴とするダイカスト金型。
【請求項２】
前記ランナー若しくはゲートを構成する表層部の少なくとも一部は、圧入される溶湯が衝突して溶湯の流れ方向を規制する曲がり部外周壁若しくは湯路断面形状が変化する部分であることを特徴とする請求項１に記載のダイカスト金型。
【請求項３】
前記微細穴を無数に備える素材は、焼結金属により構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のダイカスト金型。
【請求項４】
前記微細穴を無数に備える素材の背面に、金型内への溶湯充填時において負圧を作用させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のダイカスト金型。
【請求項５】
前記微細穴を無数に備える素材の背面に、型開き後の製品取出し時において正圧を作用させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載のダイカスト金型。
【請求項６】
金属製の母材のランナー若しくはゲートを構成する表層部の少なくとも一部に微細穴を無数に備える素材により形成し、
金型内への溶湯充填時において、前記微細穴を無数に備える素材の背面に負圧を作用させることを特徴とするダイカスト鋳造方法。
【請求項７】
前記微細穴を無数に備える素材の背面に、型開き後の製品取出し時において正圧を作用させることを特徴とする請求項６に記載のダイカスト鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金製鋳造品の製造に用いるダイカスト金型およびダイカスト鋳造方法に関し、特に、耐アルミ溶損性の確保に好適なダイカスト金型およびダイカスト鋳造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から耐アルミ溶損性を確保するため、金型表面に窒化処理を施し、溶湯と接する金型表面に窒化チタン等の硬質物質を物理蒸着法により２μｍ〜１０μｍの厚さで被覆処理（ＰＶＤ処理）したものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
これは、金型の表面を窒化処理することで金型表面に脆い化合物層の形成を防止して耐ヒートチェック性を向上させ、さらにＰＶＤ処理することで金型を熱変形させることなく金型の耐アルミ溶損性を向上させるようにしたものである。
【特許文献１】特開平１１−０９０６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ダイカスト金型では金型キャビティへの溶湯の充填を高速で行うため、溶湯の流れ方向が変化するランナーやゲート付近では、溶湯が金型表面に衝突する衝撃によって離型剤膜が剥がれやすく金型の溶損が発生しやすいのに対して、溶湯の流れと衝突しない部分では離型剤膜が比較的に良好に確保されてアルミ溶湯と金型の鉄成分との接触を防ぎ金型の溶損が防止されている。
【０００５】
したがって、上記従来例のように、溶湯と接する金型表面の全範囲に窒化処理およびＰＶＤ処理を実施するのでは高価な金型となるものであり、離型剤膜の剥がれやすい部分に対してその剥がれを防止することができれば、窒化処理やＰＶＤ処理を施す必要がなく、結果として安価な金型とできる。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、耐アルミ溶損性の確保に好適な安価なダイカスト金型およびダイカスト鋳造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、金属製の母材のランナー若しくはゲートを構成する表層部の少なくとも一部に微細穴を無数に備える素材により形成してダイカスト金型を構成した。
【発明の効果】
【０００８】
したがって、本発明では、金属製の母材のランナー若しくはゲートを構成する表層部の少なくとも一部に微細穴を無数に備える素材により形成するため、無数の微細穴の毛細管現象により離型剤が微細穴内および素材表面に定着され、溶湯による剥離作用に耐えて耐久性の高い離型剤膜を確保でき、離型効果を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明のダイカスト金型およびダイカスト鋳造方法を各実施形態に基づいて説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１および図２は、本発明を適用したダイカスト金型およびダイカスト鋳造方法の第１実施形態を示し、図１は可動金型の正面図および断面図、図２はダイカスト鋳造方法の動作工程図である。
【００１１】
ダイカスト機は、金型を取付けたダイプレートを開閉し且つ強い力で金型を締めておくための型開閉型締め機構１と、溶湯を金型空間に圧入する溶湯圧入機構２と、鋳物を金型から押出す製品押出し機構３とから構成されている。図１に示すダイカスト金型の可動金型５は、図示しない固定ダイプレートに固定される固定金型に対面してダイカスト製品を形成するキャビティを形成するよう型締め機１の可動ダイプレートに固定され、図示しない背面の溶湯圧入機構２より射出された溶湯が湯口６に供給される。
【００１２】
前記可動金型５には、固定金型と共同して型締め時にダイカスト製品を形成するキャビティ７と、キャビティ７に湯口６から充填される溶湯を導くランナー（湯道）８およびゲート（堰）９が設けられている。湯口６とキャビティ７とは金型５内で上下にオフセットされており、これがため、ランナー８は両者を連通させるために曲げて溶湯の流れ方向を横方向から上下方向に変化させるよう構成している。図示のように、キャビティ７が複数設けられている場合には、ランナー８は水平面内で溶湯の流れ方向を左右に分割させ、夫々の分割ランナー８を上方のキャビティ７へ向かうよう曲げて形成される。また、前記ゲート９はキャビティ７へ流入する溶湯をできるだけ満遍なく供給するため、キャビティ７の幅方向に拡げられ且つ深さが浅くなるよう湯路の断面形状が変更されている。
【００１３】
本実施形態においては、左右分割ランナー８の曲り角部分の外周側を形成する金型表面を、無数の微細孔を備える焼結金属１０により形成する。焼結金属１０は、金属粉末を焼結して粉末粒子間で結合させ、必要に応じて熱間で鍛造したものであり、鉄系や、例えば、タングステン炭化物、チタン、タンタル、モリブデン、バナジウム等の炭化物、或いは、セラミックを添加した複合材料が使用される。具体的には、焼結金属１０は立方体に形成し、金型５のランナー８の曲り角部分の外周側に角穴１１を形成し、この角穴１１に立方体の焼結金属１０を圧入等により挿入して固定する。そして、焼結金属１０の金型面から突出している部分を削り出して焼結金属１０の表面によりランナー８の曲り角部分の外周側を形成する。この場合、型締め後の溶湯充填時にランナー８内を流れる溶湯は、焼結金属１０で形成したランナー８外周部に衝突して方向変更されて上方のゲート９に向かって流れる。
【００１４】
前記角穴１１の底部には通路１２が開口し、通路１２は固定型５を貫通し、開閉バルブ１３を介してその他端は真空タンク１４に連通させている。真空タンク１４は真空ポンプ１５により常時負圧に保持されている。開閉バルブ１３および真空ポンプ１５の作動は、コントローラ１６により制御される。
【００１５】
以上の構成のダイカスト金型によるダイカスト鋳造方法について、図２に示す動作工程に基づいて、以下に説明する。
【００１６】
ダイカスト機は、図示しない型開閉型締め機構１により可動ダイプレートを固定ダイプレートから離して可動金型５を後退させ、固定金型との間隔を開かせた型開き状態で待機状態となる。待機状態においては、開閉バルブ１３は閉じられ、真空タンク１４の負圧は焼結金属１０に作用していない。真空ポンプ１５は真空タンク１４に設けた圧力センサ１７により検出した負圧が予め設定した負圧値より低下した場合に作動されて真空タンク１４内を設定した負圧値に保持する。可動金型５および固定金型は、摂氏１５０〜２５０度の範囲で予熱調温されている。
【００１７】
起動ボタン１８によりダイキャスト作動指令を入力すると、コントローラ１６は型開きした固定金型および可動金型５のキャビティ７、ゲート９、ランナー８、湯口６の各表面に離型剤をスプレーして塗布する（Ｓ１）。離型剤は前記各表面をコーティングし、ランナー８の焼結金属１０で形成した表面においては、離型剤が焼結金属１０の表面をコーティングすると共に無数の微細穴内に毛細管現象により浸透し定着する。
【００１８】
次いで、コントローラ１６は、型開閉型締め機構１を作動させて、可動ダイプレートを前進させ、可動金型５を固定金型に合体させて型締めを行う（Ｓ２）。型締め状態においては、固定金型と可動金型５との合せ面に隙間が生じないよう強力な型締め力が加わり、キャビティ７、ゲート９、ランナー８、湯口６は金型外と遮断される。
【００１９】
次いで、開閉バルブ１３が開かれ、真空タンク１４内の負圧が焼結金属１０の背面に作用される（Ｓ３）。焼結金属１０の無数の微細穴に浸透した離型剤は、負圧の作用で焼結金属１０の内部に引張られ、ランナー８側表面から漏れ出ることを抑制する。
【００２０】
次に、溶湯圧入機構２が作動され、アルミニウム合金の溶湯が湯口６に射出圧入される（Ｓ４）。圧入された溶湯は、ランナー８内を高圧且つ高速で通過して行き、ゲート９を経由してキャビティ７内に導入される。キャビティ７内に導入された溶湯がキャビティ７を完全に満たすまで溶湯は前記ランナー８およびゲート９を高圧・高速で通過する。
【００２１】
この間において、溶湯はランナー８内の焼結金属１０で形成した曲り角の外側に衝突し、方向変換されてゲート９に向かって流れる。焼結金属１０で形成したランナー８表面は、溶湯の衝撃で離型剤膜を剥がすよう作用するが、焼結金属１０の背面から負圧により吸引して溶湯による剥がし力に対抗しているため、離型剤の焼結金属１０表面からの剥がれを抑制する。
【００２２】
溶湯の供給によりキャビティ７を完全に満たした段階で、溶湯のランナー８およびゲート９の通過速度が零付近に低下し、溶湯圧入機構２よりの圧力が作用され、金型内のキャビティ７、ゲート９、ランナー８、湯口６の各表面の隅々まで溶湯を行渡らせる。
【００２３】
次いで、開閉バルブ１３が閉じられ、焼結金属１０の背面に加わっていた負圧が解除される（Ｓ５）。また、金型内の溶湯は、金型表面により冷却され、徐々に周囲から凝固し始め硬化されてゆく。溶湯の温度低下による硬化につれて溶湯から固体へ変化し、アルミニウム合金の微少な熱収縮により金型に加わる圧力が低下される。焼結金属１０中の微細穴の奥側に引張られていた離型剤は、この微少な収縮につれて表面側に引出される。
【００２４】
溶湯の固化が完了した段階で、型開閉型締め機構１により型開きされ（Ｓ６）、可動金型５が固定金型から分離され、次いで、製品押出し機構３が作動されて、可動金型５内から鋳物製品が押出し、製品が取出され（Ｓ７）、図示しない搬出手段により次工程へ搬送される。以上の作動を繰返すことで、順次ダイカスト製品を生産することができる。
【００２５】
なお、上記実施形態において、溶湯圧入時において微細穴を無数に備える素材である焼結金属１０の背面に負圧を供給するものについて説明したが、負圧を供給する手段を備えないものであってもよく、その場合においても、無数の微細穴の毛細管現象により離型剤が微細穴内および素材表面に定着され、溶湯による剥離作用に耐えて耐久性の高い離型剤膜を確保でき、離型効果を向上させることができる。
【００２６】
また、左右分割ランナー８の曲り角部分の外周側を形成する金型表面に配置する微細穴を無数に備える素材として、焼結金属１０を使用するものについて説明したが、図示はしないが、微細穴を無数に備える素材であれば、セラミック製や他の無機物質であってもよい。
【００２７】
さらに、微細穴を無数に備える素材の配置場所として、左右分割ランナー８の曲り角部分の外周側を形成する金型表面に配置するものについて説明したが、図示しないが、溶湯湯路の断面形状が変化するゲート９を構成する表層部の少なくとも一部に配置してもよく、また、ランナー８やゲート９を構成する表層部の全表面に配置するものであってもよい。
【００２８】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００２９】
（ア）金属製の母材のランナー８若しくはゲート９を構成する表層部の少なくとも一部、例えば、圧入される溶湯が衝突して溶湯の流れ方向を規制する曲がり部外周壁若しくは湯路の断面形状が変化する部分に微細穴を無数に備える素材、例えば、焼結金属１０により形成するため、無数の微細穴の毛細管現象により離型剤が微細穴内および素材表面に定着され、溶湯による剥離作用に耐えて耐久性の高い離型剤膜を確保でき、離型効果を向上させることができる。
【００３０】
（イ）また、金型内への溶湯充填時において、微細穴を無数に備える素材の背面に真空ポンプ１５による若しくは真空タンク１４内の負圧を作用させることにより、ランナー８内で焼結金属１０により形成した曲り角の外側に溶湯が衝突し、方向変換されてゲート９に向かって流れる際に、焼結金属１０で形成したランナー８表面には溶湯の衝撃で離型剤膜を剥がすよう作用するが、焼結金属１０の背面から負圧により吸引して溶湯による剥がし力に対しているため、離型剤の焼結金属１０表面からの剥がれを抑制できる。
【００３１】
（第２実施形態）
図３および図４は、本発明を適用したダイカスト金型およびダイカスト鋳造方法の第２実施形態を示し、図３は固定金型の正面図および断面図、図４はダイカスト鋳造方法の動作工程図である。本実施形態においては、第１実施形態のダイカスト金型の動作工程に加えて、鋳造製品の離型時における鋳造製品の金型からの離型を容易にしたものである。なお、図１および図２と同一部分には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００３２】
図３において、本実施形態のダイカスト金型は、第１実施形態の真空タンク１４と焼結金属１０背面とを連通させる通路１２中に介装されている開閉バルブ１３に代えて切換バルブ２０を設ける。切換バルブ２０は、焼結金属１０背面に負圧も正圧も加えない中立の第１位置（第１実施形態の開閉バルブ１３が閉じた状態と同様な状態）と、焼結金属１０背面に真空タンク１４の負圧を供給する第２位置（第１実施形態の開閉バルブ１３が開いた状態と同様な状態）と、焼結金属１０背面に加圧ポンプ２１からの空圧力を加える第３位置との間で切換可能となっている。前記加圧ポンプ２１は、コントローラ１６により作動および停止がコントロールされる。
【００３３】
以上の構成のダイカスト金型によるダイカスト鋳造方法は、図４に示す動作工程に基づいて実施される。この動作工程は第１実施形態の動作工程を示す図２の動作工程Ｓ１〜Ｓ７の全てを含む。切換バルブ２０は、工程Ｓ３では第１位置から第２位置に切換えられ、工程Ｓ５では第２位置から第１位置に戻される。
【００３４】
本実施形態では、工程Ｓ６とＳ７との間で新たに、加圧ポンプ２１を作動させ且つ切換バルブ２０を第１位置から第３位置に切換え、加圧ポンプ２１で発生した空圧力を焼結金属１０の背面に加える工程Ｓ１０を追加しており、この加圧ポンプ２１よりの空圧力の供給は、続く製品押出し機構３による鋳物製品の取出し（Ｓ７）の間継続され、その後に、切換バルブ２０が第３位置から第１位置に戻されると共に加圧ポンプ２１が停止されて（Ｓ１１）、待機状態に到るようにしている。
【００３５】
このように、製品押出し機構３の作動による製品押出し工程Ｓ７の間において、加圧ポンプ２１の空圧力を焼結金属１０の背面に供給することにより、微細穴内の離型剤を焼結金属１０表面側へ移動させるようにする。離型剤の表面側への移動は、微細穴により凹凸となった焼結金属１０の表面に絡みついて硬化したランナー８部の鋳物を焼結金属１０から押出すよう作動する。このため、鋳物製品を金型から容易に離型させることができる。
【００３６】
本実施形態においては、第１実施形態における効果（ア）、（イ）に加えて以下に記載した効果を奏することができる。
【００３７】
（ウ）型開き後の製品取出し時において、微細穴を無数に備える素材である焼結金属１０の背面に加圧ポンプ２１からの正圧を作用させるため、微細穴内の離型剤を焼結金属１０表面側へ移動させ、微細穴により凹凸となった焼結金属１０の表面に絡みついて硬化したランナー８部の鋳物を焼結金属１０から押出すよう作動し、鋳物製品を金型から容易に離型させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態を示すダイカスト金型およびダイカスト鋳造方法における固定金型の正面図（Ａ）および断面図（Ｂ）。
【図２】同じく図１によるダイカスト金型による鋳造方法の動作工程図。
【図３】本発明の第２実施形態を示すダイカスト金型およびダイカスト鋳造方法における可動金型の正面図（Ａ）および断面図（Ｂ）。
【図４】同じく図３によるダイカスト金型による鋳造方法の動作工程図。
【符号の説明】
【００３９】
１  型開閉型締め機構
２  溶湯圧入機構
３  製品押出し機構
５  可動金型
６  湯口
７  キャビティ
８  ランナー（湯道）
９  ゲート（堰）
１０  焼結金属からなる微細穴を備えた素材
１３  開閉バルブ
１４  真空タンク
１５  真空ポンプ
１６  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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